Question

3．三氧化二鎳（Ni₂O₃）可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調NiCl₂溶液pH至7.5，加放適量硫酸鈉后進行電解．電解過程中產生的Cl₂在弱堿性條件下生成ClO^-，把二價鎳氧化為三價鎳．      
（1）該電解池的陽極材料可選用C（填序號）
A．鐵       B．Cu       C．石墨          D．鎳
（2）加放適量硫酸鈉的作用是增加離子濃度，增強溶液的導電能力
（3）電解過程中，陰極附近溶液的pH升高，陽極附近溶液的pH降低（填“升高”、“不變”、“降低”）．
（4）寫出Ni²⁺轉化為Ni³⁺的離子方程式：2Ni²⁺+ClO^-+H₂O=2Ni³⁺+Cl^-+2OH^-
（5）鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：Fe+Ni₂O₃+3H₂O $?_{充電}^{放電}$Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂．
寫出下列電極反應式：
①放電時的正極：Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-
②充電時的陰極：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2OH^-
（6）電池充電時，電池的負極應接外電源的負極（填正極或負極）

Answer 1

分析 （1）根據題意：制備Ni₂O₃的方法是電解NiCl₂得Ni³⁺，在陽極上是Ni元素失電子的過程，據此判斷陽極材料；
（2）硫酸鈉是一種強電解質，溶液的導電能力強；
（3）根據電解池陰極上和陽極上的電極反應來判斷；
（4）電解過程中產生的Cl₂在弱堿性條件下生成ClO^-，把二價鎳氧化為三價鎳，據此書寫方程式；
（5）原電池的正極上發生得電子的還原反應，電解池的陰極上發生得電子的還原反應；
（6）原電池的負極發生氧化反應，電解池的陰極反應的逆反應是氧化反應，據此確定充電時，電極的連接情況．

解答 解：（1）根據題意：制備Ni₂O₃的方法是電解NiCl₂得Ni³⁺，在陽極上是Ni元素失電子的過程，所以陽極材料是惰性電極材料，故答案為：C；
（2）硫酸鈉是一種強電解質，向其中加入硫酸鈉，是為了增加離子濃度，增強溶液的導電能力，故答案為：增加離子濃度，增強溶液的導電能力；
（3）電解過程中，陰極反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，促進水的電離，氫氧根離子濃度增大，該極附近溶液的pH升高，陽極反應：2Cl-2e^-=Cl₂↑，電解過程中陽極附近生成的氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，溶液的pH降低，故答案為：升高；降低；
（4）電解過程中產生的Cl₂在弱堿性條件下生成ClO^-，把二價鎳氧化為三價鎳，即2Ni²⁺+ClO^-+H₂O=2Ni³⁺+Cl^-+2OH^-，故答案為：2Ni²⁺+ClO^-+H₂O=2Ni³⁺+Cl^-+2OH^-；
（5）①放電時，原電池的正極上發生得電子的還原反應Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-，故答案為：Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-；
②充電時，電解池的陰極反應的逆反應是氧化反應：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2 OH^-，故答案為：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2 OH^-；
（6）二次電池充電時，電池的負極和電源的負極相連，故答案為：負極．

點評 本題考查了原電池、電解池的知識，該考點是高考考查的重點和難點，側重于學生的分析能力的考查，本題有一定的綜合性，難度適中．